(57)【要約】【課題】電圧低下を起こした単セルの加湿不足の判断、および加湿過剰の判断を単セルの積層位置によらず正確できる燃料電池の加湿状態判定装置を提供する。【解決手段】燃料電池１を構成する単電池ユニット３０の電圧を測定する電圧センサ２２と、燃料電池１の加湿状態を判断する加湿状態判定部２１とを備え、電圧が所定電圧以下となる単電池ユニットが存在する場合、加湿状態判定部２１は、その単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が加湿過剰判定電圧以下の時、燃料電池１を加湿不足と判断し、加湿過剰判定電圧以上の時、燃料電池１を加湿過剰と判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスが反応し発電する単電池ユニットが複数積層された燃料電池の加湿状態判定装置であって、
前記単電池ユニットの電圧を測定する電圧測定手段と、
制御部を備え、
前記制御部は、前記電圧測定手段が、複数の前記単電池ユニットの中に所定電圧以下となる電圧を検出した場合、前記所定電圧以下となった単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧から前記燃料電池の加湿状態を判断する加湿状態判定部を備えること
を特徴とする燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項２】
前記加湿状態判定部は、
前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が前記所定電圧より大きい加湿不足判定電圧以下の場合、前記燃料電池は加湿不足であると判断し、
前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が前記加湿不足判定電圧以上である加湿過剰判定電圧より大きい場合、前記燃料電池は加湿過剰であると判断すること
を特徴とする請求項１記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項３】
前記加湿不足判定電圧と前記加湿過剰判定電圧は、等しいこと
を特徴とする請求項２記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項４】
前記制御部は、平均電圧演算手段をさらに備え、前記平均電圧演算手段は、複数の前記単電池ユニットの平均電圧を演算し、
前記加湿不足判定電圧は、前記平均電圧以下であり、
前記加湿過剰判定電圧は、前記平均電圧以上あること
を特徴とする請求項２又は請求項３記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項５】
前記加湿状態判定部は、電圧が前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が時間の経過と共に低下する場合は、前記燃料電池は加湿不足であると判断することを特徴とする請求項１から４何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項６】
前記加湿状態判定部は、電圧が前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が前記加湿過剰判定電圧を複数回超える場合は、前記燃料電池は加湿過剰であると判断することを特徴とする請求項２から５何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記冷却水流路の水詰まりを判断する水詰まり判定部を更に備え、
前記加湿状態判定部が、前記燃料電池が加湿不足であると判断した場合、
前記冷却水の圧力を上昇させる処理と、
前記冷却水の流れる方向を逆にする処理の少なくとも一方を実行し、
前記処理の後、前記電圧が前記所定電圧以下となる単電池ユニットの電圧が上昇する場合、
前記水詰まり判定部は、前記冷却水流路に水が詰まっていると判断すること
を特徴とする請求項２から６何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項８】
前記加湿状態判定部が、前記燃料電池が加湿不足であると判断した場合、
前記制御部は、前記単電池ユニットを冷却する冷却水の流量を増加させる処理、
前記燃料ガスと前記酸化剤ガスの少なくとも一方の流量を減少させる処理、
前記燃料ガスと前記酸化剤ガスの少なくとも一方の圧力を加圧する処理、及び、
前記燃料ガスと前記酸化剤ガスの少なくとも一方の湿度を上げる処理、のうち少なくとも何れか一つの処理を実行すること
を特徴とする請求項２から７何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項９】
前記加湿状態判定部が、前記燃料電池が加湿過剰であると判断した場合、
前記制御部は、前記単電池ユニットを冷却する冷却水の流量を減少させる処理、
前記燃料ガスと前記酸化剤ガスの少なくとも一方の流量を増加させる処理、
前記燃料ガスと前記酸化剤ガスの少なくとも一方の圧力を減圧する処理、及び、
前記燃料ガスと前記酸化剤ガスの少なくとも一方の湿度を下げる処理、のうち少なくとも何れか一つの処理を実行すること
を特徴とする請求項２から７何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１０】
前記単電池ユニットは、単セルであることを特徴とする請求項１から９の何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１１】
前記単電池ユニットは、複数の単セルから構成されることを特徴とする請求項１から９の何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１２】
前記電圧測定手段は、前記単電池ユニットの２以上の部位にそれぞれ配置され、
前記加湿状態判定部は、各部位で測定される前記単電池ユニットの電圧分布から前記燃料電池の加湿状態を判断することを特徴とする請求項１記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１３】
前記加湿状態判定部は、
前記単電池ユニットの一方の部位において、前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が前記所定電圧より大きい加湿不足判定電圧以下であり、且つ、前記単電池ユニットの他方の部位において、前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が前記加湿不足判定電圧以上である加湿過剰判定電圧より大きい場合、前記燃料電池は加湿過剰であると判断する
ことを特徴とする請求項１２記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１４】
前記加湿状態判定部は、
前記単電池ユニットの一方の部位において、前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が前記所定電圧より大きい加湿不足判定電圧以下であり、且つ、前記単電池ユニットの他方の部位において、前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が前記加湿不足判定電圧以上である加湿過剰判定電圧以下の場合、前記燃料電池は加湿不足であると判断する
ことを特徴とする請求項１２又は１３記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１５】
前記単電池ユニットの２以上の部位は、前記酸化剤ガスの入口側部位及び出口側部位を含むことを特徴とする請求項１２から１４の何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１６】
前記単電池ユニットの２以上の部位は、前記燃料ガスの入口側部位及び出口側部位を含むことを特徴とする請求項１２から１４の何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１７】
前記単電池ユニットの２以上の部位は、当該ユニットの長手方向における両端部位を含むことを特徴とする請求項１２から１４の何れか一項記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１８】
前記単電池ユニットの２以上の部位は、当該ユニットの長手方向における中央部位をさらに含むことを特徴とする請求項１７記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項１９】
前記加湿状態判定部は、
前記所定電圧以下となる単電池ユニットにおける電圧の測定部位が、前記酸化剤ガスの出口側部位である場合には、カソード側において前記燃料電池は加湿過剰であると判断する
ことを特徴とする請求項２または１３記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項２０】
前記加湿状態判定部は、
前記所定電圧以下となる単電池ユニットにおける電圧の測定部位が、前記燃料ガスの出口側部位である場合には、アノード側において前記燃料電池は加湿過剰であると判断する
ことを特徴とする請求項２または１３記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項２１】
前記加湿状態判定部は、
前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が前記加湿過剰判定電圧より大きい第２の加湿過剰判定電圧より大きい場合、前記燃料電池は加湿過剰であり、かつ、その程度が激しいと判断する
ことを特徴とする請求項２記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【請求項２２】
前記加湿状態判定部は、
前記単電池ユニットの他方の部位において、前記所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧が前記加湿過剰判定電圧より大きい第２の加湿過剰判定電圧より大きい場合、前記燃料電池は加湿過剰であり、かつ、その程度が激しいと判断する
ことを特徴とする請求項１３記載の燃料電池の加湿状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を構成する単電池ユニットの電圧変化から燃料電池の加湿状態を判断する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の加湿状態を判断する方法として、特許文献１の技術が開示されている。すなわち、燃料電池を構成する単セルの電圧を測定し、電圧が所定値以下となった場合に、電圧低下が発生した単セルの積層位置を判断し、積層位置がスタックの端部付近であればスタックの加湿状態を加湿過剰と判断し、中央部付近であれば、加湿不足であると判断する。
【０００３】
さらに、単セルの電圧が所定値以下となったとき電圧を経時的に記憶し、電圧が経時的に低下している場合に加湿不足と判断し、経時的な電圧低下が計測されない場合、加湿過剰と判断するという技術が公開されている。
【特許文献１】特開２００２−１８４４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、実際には単セルの積層位置が中央部であっても加湿過剰で単セルの電圧低下が発生することがあるし、積層位置が端部付近であっても、加湿不足で単セルの電圧低下が発生することがある。従って、特許文献１の技術では燃料電池の加湿状態の判断を正確にできない。
【０００５】
また、燃料電池運転中は電圧が経時に変化する為、特許文献１の技術では、加湿状態を判断するまでに時間がかかり、過失不足により単セルを構成する電解質膜が破れてしまう問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃料電池の加湿状態判定装置であって、燃料電池を構成する単電池ユニットの電圧を測定する電圧測定手段と、制御部とを備え、制御部は、所定電圧以下となる単電池ユニットが存在する場合、その単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧から燃料電池の加湿状態を判断する加湿状態判定部を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡単な構成で燃料電池の加湿状態を正確かつ迅速に判断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似な符号を付している。
【０００９】
（第1実施形態）
図１を参照して、本発明の第1実施形態に係る燃料電池の加湿状態判定装置を説明する。
【００１０】
図１は、第１実施形態に係る燃料電池の加湿状態判定装置を含む燃料電池システムの全体の構成を表す。
【００１１】
第１実施形態に係る燃料電池システムは、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスの反応により発電する燃料電池１と、燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置２と、酸化剤ガス（例えば、空気）を供給する酸化剤ガス供給装置３と、冷却水を循環する冷却水循環部１１、電圧測定装置(電圧センサ)２２と、燃料電池システムを構成する各部材の動作を制御することで燃料電池１の発電をコントロールする制御部（コントロールユニット）２０を備える。
【００１２】
燃料ガス供給装置２としては、例えば水素を含有する燃料ガスを高圧で貯蔵する貯蔵タンクでもよい。また、酸化剤ガス供給装置３としては、例えば空気を供給するコンプレッサーでもよい。
【００１３】
燃料電池１の燃料ガス入口と燃料ガス供給装置２は、燃料ガス供給配管４で接続され、燃料電池１の酸化剤ガス入口と酸化剤ガス供給装置３は、酸化剤ガス供給配管５で接続される。また、燃料電池１の燃料ガス出口に接続された燃料ガス排出配管６からアノード排ガスが排出され、燃料電池１の酸化剤ガス出口に接続された酸化剤ガス排出配管７からカソード排ガスが排出される。
【００１４】
燃料ガス配管４には、燃料ガス圧力調整弁８が配置され燃料電池１に供給する燃料ガスの圧力を調整する。燃料ガス排出配管６には、パージ弁９が配置される。パージ弁９は、通常閉じられているが、燃料電池１が一定電力または一定時間発電した場合、パージ弁9が開き、燃料ガスとともに水分及び窒素ガスが排出する。また、酸化剤ガス排出配管７には、酸化剤ガス圧力調整弁１０が配置され酸化剤ガスの圧力を調整する。
【００１５】
冷却水循環部１１は、燃料電池１の冷却水の出入り口に接続される冷却水供給配管１３と、冷却水供給配管１３に配置され、冷却水を循環させる循環ポンプ１２とから構成される。
【００１６】
制御部２０は、燃料電池１の加湿状態を判断する加湿状態判定部２１を備える。
【００１７】
燃料電池１は、単セルから成る単電池ユニット３０が、図２のように複数積層された構造を持つ。
【００１８】
すなわち、燃料電池１には、燃料電池１を構成する全ての単電池ユニット３０（１）〜３０（ｎ）のそれぞれに、各単電池ユニット３０の端部aの電圧Ｖ（ａ１）〜Ｖ（ａｎ）を検出する電圧センサ２２（ａ１）〜２２（ａｎ）と、各単電池ユニット３０の端部ｂの電圧Ｖ（ｂ１）〜Ｖ（ｂｎ）を検出する電圧センサ２２（ｂ１）〜２２（ｂｎ）とが設けられている（図２）。ここで、定数ｎの値は、単電池ユニットの積層組数に相当し、本実施形態では例えばｎ＝１００とする。
【００１９】
電圧センサ２２は、単電池ユニット３０の加湿過剰および加湿不足になる可能性の高い部位に設置することが望ましく、測定部位として酸化剤ガスまたは燃料ガスの出口に設置することが好ましい。なぜならば、例えば、酸化剤ガス側では発電に伴う水の生成により、一般に入口から出口にかけて湿度が上昇していくため、出口側では加湿過剰に陥る可能性が高いからである。また、燃料ガス側では、燃料ガスが消費されることにより入口から出口に向かって相対湿度が高くなること、および、酸化剤ガスから燃料ガス側に水が拡散することによって出口側では加湿過剰に陥る可能性が高くなる。
【００２０】
従って、図２に示すように燃料ガスと酸化剤ガスの流れが相反する向きに供給されているならば、燃料ガスの出口（酸化剤ガスの入口）、及び酸化剤ガスの出口（燃料ガスの入口）の両側に電圧センサ２２を設置することで、酸化剤ガス側が加湿過剰であるか、燃料ガス側が加湿過剰であるかを判断することが出来る。
【００２１】
図３は、図２の燃料電池１のＡ−Ａ’断面を示す図である。単電池ユニット３０は、プロトン伝導性を有する固体電解質膜３１と、酸化剤電極層（カソード）３２と、燃料電極層（アノード）３３と、酸化剤ガスセパレータ３４と、燃料ガスセパレータ３５とを備える。固体電解質膜３１は、カソード３２とアノード３３との間に挟まれる。酸化剤ガスセパレータ３４は、カソード３２の固体電解質膜３１に対して反対側に配置され、燃料ガスセパレータ３５は、アノード３３の固体電解質膜３１に対して反対側に配置される。
【００２２】
カソード３２とアノード３３は、カーボン繊維などの多孔質体から構成した酸化剤ガス拡散層３２ａおよび燃料ガス拡散層３３ａと、触媒として白金を担持したカーボン担体から構成したカソード触媒層３２ｂとアノード触媒層３３ｂを備える。
【００２３】
また、酸化剤セパレータ３４は、カソード３２側に酸化剤ガス流路３６を、燃料ガスセパレータ３５は、アノード側に燃料ガス流路３７を、隣り合うカソード３２とアノード３３の間には冷却水流路３８が設けられている。
【００２４】
次に第1実施形態における燃料電池の加湿状態判定装置の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
（イ）先ず、Ｓ１００で単電池ユニット３０（１）〜３０（ｎ）の電圧Ｖ（ａ１）〜Ｖ（ａｎ）およびＶ（ｂ１）〜Ｖ（ｂｎ）を測定する。
【００２６】
（ロ）Ｓ１０１では、Ｓ１００で測定した単電池ユニット３０の電圧Ｖ（ａ１）〜Ｖ（ａｎ）およびＶ（ｂ１）〜Ｖ（ｂｎ）のうち、所定電圧以下となる単電池ユニット３０が存在するかを検出する。所定電圧以下となる単電池ユニット３０（第１の単電池ユニット）が存在する場合（Ｓ１０１にてＹＥＳ）、Ｓ１０２へ進む。所定電圧以下となる単電池ユニット３０が存在したい場合（Ｓ１０１にてＮＯ）、Ｓ１００に戻り運転を継続する。なお、「所定電圧」は、加湿不足或いは過剰を判断するための条件の一部であるが、本発明の実施形式により変化するパラメータであるため、その設定範囲を明確に特定することは難しい。
【００２７】
（ハ）Ｓ１０２では、電圧が所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニット（第２の単電池ユニット）の電圧を加湿不足判定電圧と比較する。第２の単電池ユニットの電圧が加湿不足判定電圧以下の場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、加湿状態判定部２１は、燃料電池１は加湿不足であると判断し（Ｓ１０３）、Ｓ１０４に進み制御部２０が、冷却水の流量を増加させる。一方、第２の単電池ユニットの電圧が加湿不足判定電圧より大きい場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、Ｓ１０５へ進む。なお、「近傍」とは、第１の単電池ユニットに隣接する単電池ユニットのみならず、第１の単電池ユニットから複数個離れた単電池ユニットまでをも含む概念である。つまり、第１の単電池ユニットの近傍にある第２の単電池ユニットには、複数個の単電池ユニットが含まれる。ただし、複数個の単電池ユニットの総てが上記条件（Ｓ１０２）を満たしている必要は無く、少なくとも何れか１つの単電池ユニットが満たしていればよい。
【００２８】
（ニ）Ｓ１０５では、第２の単電池ユニットの電圧を加湿過剰判定電圧と比較する。第２の単電池ユニットの電圧が加湿過剰判定電圧以上の場合（Ｓ１０５にてＹＥＳ）、加湿状態判定部２１は、燃料電池１は加湿過剰であると判断し（Ｓ１０６）、Ｓ１０７に進み制御部２０が、冷却水の流量を減少させる。一方、第２の単電池ユニットの電圧が加湿過剰判定電圧より小さい場合（Ｓ１０５にてＮＯ）、Ｓ１００に戻り運転を継続する。
【００２９】
Ｓ１０４において、第２の単電池ユニットの電圧が加湿不足判定電圧以下の場合、燃料電池１が加湿不足であると判断するが、理由を以下に説明する。
【００３０】
すなわち、単電池ユニット３０が加湿不足なると固体電解質膜が乾燥し、固体電解質膜の抵抗が増大する。一方、単電池ユニット３０の電圧Vは、単電池ユニット３０の起電力をＥ、電流をＩ、単電池ユニット３０の抵抗をＲとすると、式（１）で表せる。
【００３１】
Ｖ＝Ｅ−Ｉ×Ｒ・・・（１）
従って、加湿不足の単電池ユニット３０は抵抗Ｒが増加することで電圧が低下する。さらに抵抗Ｒが増加した分の熱が放出される。そのため、加湿不足により電圧低下し、第１の単電池ユニットの近傍では温度が上昇するため、第２の単電池ユニットも乾燥方向へと移行する。結果、第１の単電池ユニットの近傍も加湿不足となり第２の単電池ユニットの電圧低下を招くことになるからである。
【００３２】
さらに、Ｓ１０６において、第２の単電池ユニットの電圧が加湿過剰判定電圧より大きい場合、燃料電池１が加湿過剰であると判断するが、理由を以下に説明する。
【００３３】
単電池ユニット３０が、加湿過剰になると凝縮した水によって供給ガス流路が閉塞される。従って、燃料ガスと酸化剤ガスの反応が阻害される為、発電が起こらず電圧低下を招く。しかし、発電していない部分に関係なく電流は一定の値を示すためには電流は発電していない部分を迂回して通る必要があり、電流密度分布が出来てしまう。図５にその概念図を示す。矢印は電流の流れを示している。例えば単電池ユニット３０で１（Ａ/ｃｍ２）の電流密度であったとしても、加湿過剰で発電してない部分６０ができると、６１に示す部分では０．６（Ａ/ｃｍ２）、６２に示す部分では１．１（Ａ/ｃｍ２）のように、電流密度に分布が生じる。一方、単電池ユニット３０の電流密度と電圧の関係は一般的に図６で示す性能曲線となる。図６より電流密度が小さくなると電圧が高くなる。
【００３４】
従って、第１の単電池ユニットに加湿過剰で発電していない部分６０が存在すると、第２の単電池ユニットのうち６１に示す部分では電流密度が小さくなり、電圧が高くなる。
【００３５】
一方、本実施形態では、加湿不足判定電圧および加湿過剰判定電圧を以下のように設定する。燃料電池では配流バラツキ等により電圧にバラツキがみられる。そのため、正常に運転されている場合であっても平均電圧よりも低い単電池ユニットや高い単電池ユニットが存在する。そのため図７で示すように、加湿不足判定電圧を平均電圧よりも低い値に設定し、図８に示すように加湿過剰判定電圧を平均電圧よりも高い値に設定する。
【００３６】
以上のことから、第１実施形態では、第２の単電池ユニットの電圧を測定することで、燃料電池の加湿状態を判断することが出来るので、加湿状態の判断を瞬時にできる。
【００３７】
また、燃料電池１の加湿不足を判断する所定値と、加湿過剰を判断する所定値を別の値とすることで、電圧にバラツキがある場合にも加湿状態の判断をより正確に行うことができる。
【００３８】
さらに、単電池ユニット３０が単セルからなり、全単セルの電圧を計測しているので、電圧の測定精度が良く加湿状態を正確に判断できる。
【００３９】
また、Ｓ１０３で燃料電池１が加湿不足であると判断した後、Ｓ１０４で冷却水の流量を増加させることで、燃料電池の発電に伴う熱を冷却水で吸収し、燃料電池内の温度を下げることにより湿度を上げることができるので、燃料電池１を適切な運転状態にすることができる。同様に、Ｓ１０６で燃料電池１が加湿過剰であると判断した後に、Ｓ１０７で冷却水の流量を減少させることで、燃料電池１を適切な運転状態にすることができる。
【００４０】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態では、単電池ユニット３０は単セルとし、各単セルごとに電圧を測定したが、図９のように単電池ユニット３０を複数の単セル４０から構成しても良い。これにより、燃料電池の加湿状態判定装置を簡易にすることができる。
【００４１】
また、第１実施形態では、燃料電池１が加湿不足であると判断した場合、（１）冷却水の流量を増加させているが、（２）燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の流量を減少させる、（３）燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の圧力を上げる、または、（４）燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の湿度を上げても良い。または、（１）、（２）、（３）および（４）の動作を組み合わせても良い。
【００４２】
以上の効果として、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の流量を減少させることにより、単電池ユニット３０から持ち出される水分を押さえ加湿状態を湿潤方向にすることがでる。燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の圧力を上昇させることにより、圧力を上昇させたガスにおいてスタック内部に持ち込める水分量が増えるので、加湿状態を湿潤方向にすることができるる。また当然、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の湿度を高くすることで、水蒸気が凝縮しやすくなるため加湿状態を湿潤方向にすることができるる。よって、燃料電池を適切な運転状態にすることができる。
【００４３】
また、燃料電池１が加湿過剰であると判断した場合も、第１実施形態では、（１）冷却水の流量を減少させているが、（２）燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の流量を増加させる、（３）燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の圧力を下げる、または、（４）燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の湿度を下げても良いし、または、（１）、（２）、（３）および（４）の動作を組み合わせても良い。効果としては、加湿不足の場合の動作と逆である為説明を省略する。
【００４４】
第１の実施形態では、加湿不足判定電圧と加湿過剰判定電圧を違う値としたが、同じ値にしても良い。例えば、第２の単電池ユニットの電圧は、加湿不足の場合は平均電圧よりも低くなり、加湿過剰の場合は平均電圧よりも高くなる。従って、加湿不足判定電圧および加湿過剰判定電圧を、燃料電池１を構成する単電池ユニット３０の平均電圧とし、同じ値にしても良い。平均電圧は、容易に演算できるので、燃料電池の加湿状態判定装置を簡易にすることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
第１実施形態では、加湿不足の判断において（図４のＳ１０２）、第２の単電池ユニットの電圧を加湿不足判定電圧と比較するのみであったが、第２実施形態では、第２の単電池ユニットの電圧に対して、時間の経過に対しての変化を測定し加湿不足の判断をする。
【００４６】
第２実施形態における燃料電池の加湿状態判定装置の構成は、図１と同じであるので、説明は省略する。
【００４７】
次に第２実施形態における燃料電池の加湿状態判定装置の動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００４８】
Ｓ２００からＳ２０２までは、図４におけるＳ１００からＳ１０２と同じである。
【００４９】
Ｓ２０３において、第２の単電池ユニットの電圧が、時間の経過に伴い低下しているかの判断をする。時間の経過に伴い低下している場合（Ｓ２０３にてＹＥＳ）、Ｓ２０４に進み、加湿状態判定部２１は、燃料電池１は加湿不足であると判断する。時間の経過に伴い低下していない場合（Ｓ２０３にてＮＯ）、Ｓ２００に戻り運転を継続する。
【００５０】
Ｓ２０５からＳ２０８は、図４におけるＳ１０４からＳ１０７と同じ動作であるので、説明は省略する。
【００５１】
以上より、第２実施形態では、単電池ユニット３０が加湿不足の場合は、運転を継続すると乾燥が進むので電圧は低下し続けるので、電圧の経時変化をみることでさらに精度よく加湿不足を判断することが出来る。
【００５２】
（第３実施形態）
第１実施形態では、加湿過剰の判断において（図４のＳ１０５）、第２の単電池ユニットの電圧を加湿過剰判定電圧と比較するのみであったが、第３実施形態では、第２の単電池ユニットの電圧が加湿過剰判定電圧を２回以上超えた場合に加湿過剰の判断をする。
【００５３】
第３実施形態における燃料電池の加湿状態判定装置の構成は、図１と同じであるので、説明は省略する。
【００５４】
次に第３実施形態における燃料電池の加湿状態判定装置の動作を図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
Ｓ３００からＳ３０５までは、図４におけるＳ１００からＳ１０５と同じである。
【００５６】
Ｓ３０６において、第２の単電池ユニットの電圧が、２回以上、加湿過剰判定電圧を超えるか判断をする。２回以上、加湿過剰判定電圧を超える場合（Ｓ３０６にてＹＥＳ）、Ｓ３０７に進み、加湿状態判定部２１は、燃料電池１は加湿過剰であると判断する。そして、Ｓ３０８にて、冷却水の流量を減少させる。一方、２回以上、加湿過剰判定電圧を超えない場合（Ｓ３０６にてＮＯ）、Ｓ３００に戻り運転を継続する。
【００５７】
以上より、第３実施形態では、単電池ユニット３０が加湿過剰の場合は、水つまりの場所が変化する為、電圧を測定している位置でガス流路の水詰まりと水詰まり解消により電圧低下と電圧回復とが起こることがあり、それに伴って第２の単電池ユニットの電圧も上昇と通常電圧値に戻ることがあるので、電圧の変化を複数回みることで、さらに精度よく加湿過剰を判断することが出来る。
【００５８】
また、本実施形態において、第２実施形態における加湿不足の判断の動作を組み合わせてもよい。これにより、加湿過剰の判断のみならず、加湿不足の判断もより精度良く判断できる。
【００５９】
（第４実施形態）
第１実施形態では、加湿不足の判断（図４のＳ１０２）後、加湿不足を解消する動作に移ったが、第４実施形態では、さらに加湿不足の要因が冷却水流路３８の詰まりであるかの判断をする。
【００６０】
第４実施形態に係る燃料電池の加湿状態判定装置を含む燃料電池システムの全体の構成を図１２に示す。第４の実施形態では、さらに、制御部２０が、水詰まり判定部２３を備える。水詰まり判定部２３は、燃料電池の加湿不足の要因が冷却水流路３８の詰まりであるかの判断をする。
【００６１】
次に第４実施形態における燃料電池の加湿状態判定装置の動作を図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００６２】
Ｓ４００からＳ４０３までは、図４におけるＳ１００からＳ１０３と同じである。
【００６３】
（い）Ｓ４０４で、制御部２０が、冷却水循環ポンプ１２の噴出圧力を上げる。
【００６４】
（ろ）次に、Ｓ４０５において、第１の単電池ユニットの電圧を所定電圧と比較する。電圧が所定電圧以下のままである場合（Ｓ４０５にてＹＥＳ）、Ｓ４０６に進み、制御部２０が、冷却水の流量を増加させる。一方、電圧が所定電圧より大きくなる場合（Ｓ４０５にてＮＯ）、水詰まり判定部２３は、加湿不足の要因が冷却水流路３８の詰まりであると判断する（Ｓ４１０）。
【００６５】
Ｓ４０７からＳ４０９は、図４におけるＳ１０５からＳ１０７と同じ動作である為、説明は省略する。
【００６６】
Ｓ４０５において、冷却水循環ポンプ１２の噴出圧力を上げることで、第１の単電池ユニットの電圧が所定電圧より大きくなる場合、加湿不足の要因が冷却水流路３８の詰まりであると判断をするが、以下に理由を説明する。
【００６７】
冷却水流路３８に詰っていた空気等が冷却水の圧力を上げることにより強制的に排除される。よって、冷却水が流れていなかったために放熱できなかった熱を冷却水に放出できるため、単電池ユニット３０の温度が下がることで、燃料電池内の湿度が上昇し、固体電解質膜の抵抗Ｒが小さくなる為、式（１）より単電池ユニット３０の電圧が上昇するからである。
【００６８】
以上より、第４実施形態では、冷却水の圧力を上げることにより、電圧が低下していた第１の単電池ユニットの電圧が上昇する場合、加湿不足の要因は、冷却水流路３８の詰りと判断することができる。
【００６９】
（第４実施形態の変形例）
第４の実施形態の変形例に係る燃料電池の加湿状態判定装置を含む燃料電池システムの全体の構成を図１４に示す。本実施形態では、図１の燃料電池の加湿状態判定装置において、冷却水循環部１１に第１バルブ４０と、第２バルブ４１と、第１バイパス流路４２、第２バイパス流路４３を更に備える。
【００７０】
第１バルブ４０は、循環ポンプ１２と燃料電池１の間で冷却水供給配管１３に配置され、第２バルブ４１は、循環ポンプ１２と燃料電池１の間で冷却水供給配管１３に配置される。
【００７１】
第１バイパス流路４２は、循環ポンプ１２と第２バルブ４１の間から分岐し、第１バルブ４０と燃料電池１の間で冷却水供給配管１３に接続される。第２バイパス流路４３は、循環ポンプ１２と第１バルブ４０の間から分岐し、第２バルブ４１と燃料電池１の間で冷却水供給配管１３に接続される。
【００７２】
第４の実施形態では、Ｓ４０５において、冷却水循環ポンプ１２の噴出圧力を上げたが、第１バルブ４０および第２バルブ４１を閉じることにより、冷却水の循環方向を逆にしても良い。これにより、異物フィルタ等で回収しきれず冷却水流路につまっていた異物等を取り除くことができる。従って、冷却水が流れていなかったために放熱できなかった熱を冷却水に放出できるため、単電池ユニット３０の温度が下がるので、第４の実施形態と同じ効果を得ることができる。
【００７３】
（第５実施形態）
第５実施形態では、各単電池ユニット３０の２以上の部位（例えば、図２の端部ａ及び端部ｂ）にそれぞれ電圧センサ２２を配置し、加湿状態判定部が、各部位で測定される単電池ユニット３０の電圧分布から燃料電池１の加湿状態を判断する方法について説明する。
【００７４】
第５実施形態に係わる燃料電池の加湿状態判定装置を含む燃料電池システムの全体の構成は、図１と同様である。また、図２に示したように、燃料電池１を構成する全ての単電池ユニット３０（１）〜３０（ｎ）のそれぞれに、各単電池ユニット３０の端部aの電圧Ｖ（ａ１）〜Ｖ（ａｎ）を検出する電圧センサ２２（ａ１）〜２２（ａｎ）と、各単電池ユニット３０の端部ｂの電圧Ｖ（ｂ１）〜Ｖ（ｂｎ）を検出する電圧センサ２２（ｂ１）〜２２（ｂｎ）とが設けられている。燃料ガスと酸化剤ガスの流れが相反する向きに供給されているため、端部ａ及び端部ｂは、単電池ユニットの酸化剤ガスの入口側の部位及び出口側の部位であると同時に、燃料ガスの出口側の部位及び入口側の部位でもあることになる。また、これらの端部ａおよび端部ｂは、単電池ユニットの構造上、このユニットの長手方向における両端部位に相当する。
【００７５】
次に第５実施形態における燃料電池の加湿状態判定装置の動作を図１５のフローチャートを用いて説明する。
【００７６】
（イ）先ず、Ｓ５００において、単電池ユニット３０（１）〜３０（ｎ）の電圧Ｖ（ａ１）〜Ｖ（ａｎ）およびＶ（ｂ１）〜Ｖ（ｂｎ）を測定する。
【００７７】
（ロ）Ｓ５０１では、Ｓ５００で測定した単電池ユニット３０の電圧Ｖ（ａ１）〜Ｖ（ａｎ）およびＶ（ｂ１）〜Ｖ（ｂｎ）のうち、所定電圧以下となる単電池ユニット３０が存在するかを検出する。所定電圧以下となる単電池ユニット３０（第１の単電池ユニット）が存在する場合（Ｓ５０１にてＹＥＳ）、Ｓ５０２へ進む。所定電圧以下となる単電池ユニット３０が存在したい場合（Ｓ５０１にてＮＯ）、Ｓ５００に戻り運転を継続する。
【００７８】
（ハ）Ｓ５０２では、電圧が所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニット（第２の単電池ユニット）の電圧を加湿不足判定電圧と比較する。第２の単電池ユニットの電圧が加湿不足判定電圧以下の場合（Ｓ５０２にてＹＥＳ）、Ｓ５０３に進み、第２の単電池ユニットの電圧が加湿不足判定電圧よりも大きい場合（Ｓ５０２にてＮＯ）、Ｓ５０６に進む。
【００７９】
（ニ）Ｓ５０３において、電圧が所定電圧以下となる単電池ユニットの面内最遠部の電圧を測定する。つまり、所定電圧以下となる電圧を測定した電圧センサ２２（ａ）が端部ａに設置されている場合、同じ単電池ユニット面内の最遠部に位置する端部ｂに配置された電圧センサ２２（ｂ）を用いて、面内最遠部の電圧を測定する。
【００８０】
（ホ）Ｓ５０４に進み、面内最遠部の電圧が所定電圧以下となるか否かを判断する。所定電圧以下となる場合（Ｓ５０４にてＹＥＳ）Ｓ５０５に進み、所定電圧以下とならない場合（Ｓ５０４にてＮＯ）Ｓ５０９に進む。
【００８１】
（へ）Ｓ５０５にて、電圧が所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニット（第２の単電池ユニット）の面内最遠部の電圧を加湿過剰判定電圧と比較する。第２の単電池ユニットの面内最遠部の電圧が加湿過剰判定電圧以上の場合（Ｓ５０５にてＹＥＳ）、Ｓ５０７に進み、第２の単電池ユニットの面内最遠部の電圧が加湿過剰判定電圧未満の場合（Ｓ５０５にてＮＯ）、Ｓ５０９に進む。
【００８２】
（ト）Ｓ５０９にて、加湿状態判定部２１は、燃料電池１は加湿不足であると判断し、Ｓ５１０に進み、制御部２０が、冷却水の流量を増加させる。
【００８３】
（チ）一方、Ｓ５０２において第２の単電池ユニットの電圧が加湿不足判定電圧より大きい場合（Ｓ５０２にてＮＯ）、Ｓ５０６へ進み、第２の単電池ユニットの電圧を加湿過剰判定電圧と比較する。第２の単電池ユニットの電圧が加湿過剰判定電圧以上の場合（Ｓ５０６にてＹＥＳ）、加湿状態判定部２１は、燃料電池１は加湿過剰であると判断し（Ｓ５０７）、Ｓ５０８に進み制御部２０が、冷却水の流量を減少させる。一方、第２の単電池ユニットの電圧が加湿過剰判定電圧より小さい場合（Ｓ５０６にてＮＯ）、Ｓ５００に戻り運転を継続する。
【００８４】
このように、単電池ユニット３０の一方の部位（端部ａ又は端部ｂ）において、所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニット（第２の単電池ユニット）の電圧が加湿不足判定電圧以下であり（Ｓ５０２にてＹＥＳ）、且つ、単電池ユニットの他方の部位（端部ｂ又は端部ａ）において、第２の単電池ユニットの電圧が加湿過剰判定電圧より大きい（Ｓ５０５にてＹＥＳ）場合、加湿状態判定部２１は、燃料電池１が加湿過剰であると判断する。つまり、単電池ユニット３０の一方の部位が加湿不足の挙動（図７）を示している場合であっても、他方の部位が加湿過剰の挙動（図８）を示していれば、加湿過剰であると判断することにより、誤った判定を回避して電解質膜の穴あきや車両がフェールに落ちることを回避できる。
【００８５】
単電池ユニット３０の一方の部位（端部ａ又は端部ｂ）において、所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニット（第２の単電池ユニット）の電圧が加湿不足判定電圧以下であり（Ｓ５０２にてＹＥＳ）、且つ、単電池ユニットの他方の部位（端部ｂ又は端部ａ）において、第２の単電池ユニットの電圧が加湿過剰判定電圧以下の場合（Ｓ５０５にてＮＯ）場合、加湿状態判定部は、燃料電池１が加湿不足であると判断する。つまり、単電池ユニット３０の一方の部位が加湿不足の挙動を示している場合であり、他方の部位が加湿過剰の挙動を示していなければ、加湿不足であると判断することにより、誤った判定を回避して、電解質膜の穴あきや車両がフェールに落ちることを回避できる。
【００８６】
酸化剤ガスの入口側部位及び出口側部位に電圧センサを設置することにより、酸化剤ガスに起因するフラッディングを検知することができる。
【００８７】
燃料ガスの入口側部位及び出口側部位に電圧センサを設置することにより、燃料ガスに起因するフラッディングを検知することができる。
【００８８】
第５実施形態における加湿過剰時の判定方法について更に詳細に説明する。加湿過剰時において電圧測定部位近辺での積層方向の電圧分布の挙動がどうなるのかをまず説明する。図５に示したように、ある特定のセル（単電池ユニット）で加湿過剰状態が発生すると、その単電池ユニットの加湿過剰部位６０は発電をしなくなる。正確には加湿過剰により発電面にガスが届かない、もしくは届きにくいということが起こり、発電が阻害され電圧低下する。そのため、スタック内部の負荷電流は、未発電及び発電性能低下部位６０を回避するように流れるが、未発電部位のみをさけて流れることが出来ない。なぜならば面方向（図５の-Ｘ方向）に流れる電流はセパレータを介して流れるため、数Ａ程度しか面方向に流れない。よって、発電性能低下部位６０よりも数セル離れたセルから電流が減少し始める。そして、発電性能低下部位６０の隣のセルは発電可能であるにもかかわらず、負荷電流量が低下するため、図６に示したＩＶ特性より、電圧が上昇する。したがって、加湿過剰部位６０側の電圧センサが測定する電圧の分布は、図８に示したように、加湿過剰部位６０の電圧が低下すると、その周辺のセルの電圧は上昇する。
【００８９】
しかしながら、このとき、同一セル面内の特に反対側、即ち、同一セルの面内最遠部は、加湿過剰部位を含まないため、電流が集中している。よって、加湿過剰部位６０の反対側では電流が増加して電圧が低下してしまう。加湿過剰部位６０の反対側における電圧分布は、図７に示すように、加湿不足に似た挙動を示す。
【００９０】
このように、加湿過剰時においては、単電池ユニット３０内の加湿過剰部位（フラッディング発生部位）６０以外の部位（特に、面内最遠部）では、電流密度が上昇して電圧が低下するため、図７に示す加湿不足時と同様な電圧の分布を示す。このため、加湿過剰部位６０以外の部位の電圧分布だけに基づいて加湿状態を判断すると、実際にはフラッディングしているのに、加湿不足（ドライアウト）であると誤判断してしまうおそれがある。
【００９１】
特に、電流分布の影響を受けやすい長手方向に短いスタック（単電池ユニット）や激しいフラッディングを起きている時には誤判断を起こす可能性が高くなる。以下に、誤判断を起こす可能性の有る場合を示す。
【００９２】
（１）１つの単電池ユニット３０面内に一箇所しか電圧測定部位を設けていない場合に加湿不足であるような挙動を見せたとき、実は電圧測定部位の反対面で加湿過剰であるおそれがある。
【００９３】
（２）１つの単電池ユニット３０面内に複数個所電圧測定部位を取り付けているが、それぞれが独立して判断する場合、複数箇所を見比べて判断するという機能をつけていないため、各部位ごとに相反する判断をしてしまい、結果的に誤判断を起こす。もしくは判定不能になる可能性がある。
【００９４】
（３）スタックが長手方向に短い場合、つまり、図２のＹ方向に短い場合、フラッディング部位に対して面内の反対方向にまで電流分布の影響が出やすくなるため、フラッディング部位の反対側部位での電圧分布が加湿不足の挙動を示しやすくなる。
【００９５】
（４）著しく激しいフラッディングの場合、（３）と同じように、発電不良部位の面積が増大するため、電流分布がついたときに電流が流れられる面積が減少しているので、長手方向に短いスタックと同様の挙動を示す。
【００９６】
これに対して、加湿不足（ドライアウト）時の判定方法について説明する。
【００９７】
ドライアウト時には固体電解質膜が乾燥し、固体電解質膜の抵抗が増大し、加湿不足の単電池はＩＲロス分の電圧低下を招き、さらにＩＲロス分の熱が放出される。そのため、加湿不足により電圧低下した単電池ユニット３０の周辺の温度が上昇し、周辺の単電池ユニット３０も乾燥方向へと移行していく。よって、周辺の単電池ユニット３０も加湿不足となり電圧低下を招くことになる。そのため加湿不足部位のみならず近辺の電圧も低下する。そのため、加湿過剰時のような近辺の単電池ユニット３０の電圧が上昇するような挙動を示さない。また、加湿不足時の面内の他の電圧測定部位の積層方向の電位分布はフラットかもしくは発熱による乾燥に起因して電圧低下傾向にある。これは加湿過剰時と異なり電流分布による影響を受けないからである。このように、ドライアウト時には電圧低下したときに電流分布の影響を受けてどこかの電圧が上昇するということはない。
【００９８】
したがって、電圧低下した単電池ユニット３０を検知したときに電圧低下部位に近接する単電池ユニット３０の電圧挙動をみて図８のように電圧上昇が確認されれば（Ｓ５０６にてＹＥＳ）、面内に複数取り付けた他の電圧測定部位の電圧挙動をみなくとも（比較しなくとも）、フラッディングと判定する（Ｓ５０７）。一方、電圧低下した単電池ユニット３０を検知したときに電圧低下部位に近接する単電池ユニット３０の電圧挙動をみて図７のように電圧低下しているようであれば（Ｓ５０２にてＹＥＳ）、面内に複数取り付けた他の電圧測定部位の電圧挙動をみてドライアウトかフラッディングかを判断する。具体的には、他の電圧測定部位の電圧挙動が加湿過剰を示すものであれば、フラッディングと判定し、他の電圧測定部位の電圧挙動が加湿過剰を示すものでなければ、ドライアウトと判定する。
【００９９】
以上説明したように、第５実施形態によれば、同一の単電池ユニット３０内の２箇所以上に電圧測定部位を設けて、発電中の電圧分布を積層方向のみならず、面内方向の分布をも考慮して乾燥湿潤判定を行なう。これにより、判定制度が向上し、加湿不足による電解質膜の穴あき・出力低下を回避できる。
【０１００】
なお、３カ所以上（例えば、単電池ユニットの長手方向における両端部位に加えて中央部位）の電圧測定部位が設置されている場合、３カ所のうち１カ所でもフラッディング時の挙動を示した場合、フラッディングと判断し、３カ所総てでドライアウト時の挙動を示した場合、ドライアウトと判断すればよい。
【０１０１】
また、制御部２０は、冷却水流路の水詰まりを判断する水詰まり判定部２３を更に備えていていも構わない。加湿状態判定部２１が、燃料電池１が加湿不足であると判断した場合、冷却水の圧力を上昇させる処理と、冷却水の流れる方向を逆にする処理の少なくとも一方を実行する。そして、これらの処理の後、電圧が所定電圧以下となる単電池ユニットの電圧が上昇する場合、水詰まり判定部２３は、冷却水流路に水が詰まっていると判断する。
【０１０２】
また、加湿状態判定部２１が、燃料電池１が加湿不足であると判断した場合、制御部２０は、単電池ユニット３０を冷却する冷却水の流量を増加させる処理、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の流量を減少させる処理、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の圧力を加圧する処理、及び、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の湿度を上げる処理、のうち少なくとも何れか一つの処理を実行してもよい。
【０１０３】
また、加湿状態判定部２１が、燃料電池１が加湿過剰であると判断した場合、制御部２０は、単電池ユニット３０を冷却する冷却水の流量を減少させる処理、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の流量を増加させる処理、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の圧力を減圧する処理、及び、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の湿度を下げる処理、のうち少なくとも何れか一つの処理を実行してもよい。
【０１０４】
なお、第１から第５の実施の形態及びその変形例において、加湿状態判定部２１は、所定電圧以下となる単電池ユニットにおける電圧の測定部位が、酸化剤ガスの出口側部位である場合には、カソード側において燃料電池は加湿過剰であると判断してもよい。かかる構成によれば、酸化剤ガスに起因するフラッディングを検知することができる。
【０１０５】
また、加湿状態判定部２１は、所定電圧以下となる単電池ユニットにおける電圧の測定部位が、燃料ガスの出口側部位である場合には、アノード側において燃料電池は加湿過剰であると判断してもよい。かかる構成によれば、酸化剤ガスに起因するフラッディングおを検知することができる。
【０１０６】
さらに、加湿状態判定部２１は、加湿過剰判定電圧より大きい第２の加湿過剰判定電圧を設定し、所定電圧以下となる単電池ユニットの近傍にある単電池ユニットの電圧がこの第２の加湿過剰判定電圧より大きい場合、前記燃料電池は加湿過剰であり、かつ、その程度が激しいと判断してもよい。かかる構成によれば、加湿過剰時の過剰度合いを判断することができる。また、この場合には、制御部２０は、単電池ユニット３０を冷却する冷却水の流量を減少させる処理、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の流量を増加させる処理、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の圧力を減圧する処理、及び、燃料ガスと酸化剤ガスの少なくとも一方の湿度を下げる処理、のうち少なくとも何れか一つの処理を通常時よりも増加させて実行してもよい。
【０１０７】
上記のように、本発明は、第１から第５の実施の形態及びその変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】第１実施形態に係わる燃料電池の加湿状態判定装置を含む燃料電池システムの概略を表す構成図である。
【図２】図１の燃料電池を構成する単電池ユニットの電圧を測定する電圧センサの配置を表す。
【図３】図１の燃料電池を構成する単電池ユニットの構成を表す断面図である。
【図４】図１の燃料電池の加湿状態判定装置の動作を表すフローチャートである。
【図５】燃料電池が加湿過剰であるときの燃料電池を流れる電流の密度分布を表す概念図である。
【図６】燃料電池を流れる電流の電流密度と燃料電池の電圧の関係を表すグラフである。
【図７】第１実施形態に係わる加湿過剰判定電圧と平均電圧の関係を表すグラフである。
【図８】第１実施形態に係わる加湿過剰判定電圧と平均電圧の関係を表すグラフである。
【図９】第１実施形態の変形例に係わる単電池ユニットの電圧を測定する電圧センサの配置を表す。
【図１０】第２実施形態に係わる燃料電池の加湿状態判定装置の動作を表すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態に係わる燃料電池の加湿状態判定装置の動作を表すフローチャートである。
【図１２】第４実施形態に係わる燃料電池の加湿状態判定装置を含む燃料電池システムの概略を表す構成図である。
【図１３】図１２における燃料電池の加湿状態判定装置の動作を表すフローチャートである。
【図１４】第４実施形態の変形例に係わる燃料電池の加湿状態判定装置を含む燃料電池システムの概略を表す構成図である。
【図１５】第５実施形態に係わる燃料電池の加湿状態判定装置の動作を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０９】
１  燃料電池
２  燃料ガス供給装置
３  酸化剤ガス供給装置
４  燃料ガス供給配管
５  酸化剤ガス供給配管
６  燃料ガス排出配管
７  酸化剤ガス排出配管
８  燃料ガス圧力調整弁
９  パージ弁
１０  酸化剤ガス圧力調整弁
１１  冷却水循環部
１２  循環ポンプ
１３  冷却水供給配管
２０  制御部
２１  加湿状態判定部
２２  電圧センサ（電圧測定手段）
２３  水詰まり判定部
３０  単電池ユニット
３１  固体電解質膜
３２  酸化剤電極層（カソード）
３２ａ  酸化剤ガス拡散層
３２ｂ  酸化剤触媒層
３３  燃料電極層（アノード）
３３ａ  燃料ガス拡散層
３３ｂ  燃料剤触媒層
３４  酸化剤ガスセパレータ
３５  燃料ガスセパレータ
３６  酸化剤ガス流路
３７  燃料ガス流路
３８  冷却水流路
【図１】
2007265956.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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